jdk1.5 锁 Lock 和 Condition

本文通过两个示例深入探讨了Java中线程间的同步与通信机制:一是使用ReentrantLock实现不同线程对资源的安全访问;二是利用Condition实现线程间的等待与通知交互,确保父子线程能够按预期顺序交替打印。

// lock 练习
public class LockTest{


public static void main(String[] args) {
// TODO Auto-generated method stub
new LockTest().init();
}

private void init(){
final Outputer out=new Outputer();
new Thread(
new Runnable() {
@Override
public void run() {
// TODO Auto-generated method stub
while (true) {
try {
Thread.sleep(10);
} catch (InterruptedException e) {
// TODO Auto-generated catch block
e.printStackTrace();
}
out.output4("English");
}
}
}
).start();

new Thread(
new Runnable() {
@Override
public void run() {
// TODO Auto-generated method stub
while (true) {
try {
Thread.sleep(10);
} catch (InterruptedException e) {
// TODO Auto-generated catch block
e.printStackTrace();
}
out.output4("Chinese");
}

}
}
).start();

}

//使用各种 同步锁对象 this,.class ,Object ,Lock
static class Outputer{
Lock lock=new ReentrantLock();
public void output4(String name){
int len=name.length();
lock.lock(); //使用 jdk 1.5 提供的锁
try {
for (int i = 0; i < len; i++) {
System.out.print(name.charAt(i));
}
System.out.println();
} catch (Exception e) {
// TODO: handle exception
}finally{
lock.unlock();
}
}

}

}



//condition


import java.util.concurrent.locks.Condition;
import java.util.concurrent.locks.Lock;
import java.util.concurrent.locks.ReentrantLock;

/**
*父子线程 交替打印10 次, 100次
* @author Bin
*/
public class ConditionCommunication {
static boolean isSubRun=true;
/**
* @param args
*/
public static void main(String[] args) {
/*new Thread(
new Runnable() {

@Override
public void run() {
int num=0;
synchronized (TraditionalThreadCommunication.class) {
while (num<=4) {
if(!isSubRun){
try {
TraditionalThreadCommunication.class.wait();
} catch (InterruptedException e) {
// TODO Auto-generated catch block
e.printStackTrace();
}
}
for (int i = 0; i < 10; i++) {
System.out.println(Thread.currentThread().getName()+" run "+i);
}
isSubRun=false;
TraditionalThreadCommunication.class.notify();
num++;
}
}
}
}
).start();

new Thread(
new Runnable(){
@Override
public void run() {
int num=0;
while(num<=4){
synchronized (TraditionalThreadCommunication.class) {
if(isSubRun){
try {
TraditionalThreadCommunication.class.wait();
} catch (InterruptedException e) {
// TODO Auto-generated catch block
e.printStackTrace();
}
}
for (int i = 0; i < 100; i++) {
System.out.println(Thread.currentThread().getName()+" run "+i);
}

isSubRun=true;
TraditionalThreadCommunication.class.notify();
num++;
}

}
}

}

).start();*/

final Business bus=new ConditionCommunication().new Business();
new Thread(){
@Override
public void run() {
for (int i = 1; i < 5; i++) {
bus.sub(i);
}
}
}.start();

new Thread(new Runnable(){
@Override
public void run() {
for (int i = 1; i < 5; i++) {
bus.main(i);
}
}
}).start();

}

class Business{
Lock lock=new ReentrantLock();
Condition condition=lock.newCondition();
private boolean sShouldSub=true;
public void sub(int i){ //synchronzied 有 lock 替代
lock.lock();
try {
if(!sShouldSub){ //这里换成 while
try {
//this.wait();
condition.await();
} catch (Exception e) {
// TODO Auto-generated catch block
e.printStackTrace();
}
}
for (int j = 1; j <= 10; j++) {
System.out.println("Sub thread sequence of "+j+" loop of"+i);
}
sShouldSub=false;
//this.notify();
condition.signal();
} finally{
lock.unlock();
}

}

public void main(int i){
lock.lock();
try {
while(sShouldSub){//这里换成while 比 if 更 安全 健壮
try {
//this.wait();
condition.await();
} catch (InterruptedException e) {
// TODO Auto-generated catch block
e.printStackTrace();
}
}

for (int j = 0; j < 100; j++) {
System.out.println("Main thread sequence of "+j+" loop of"+i);
}
sShouldSub=true;
//this.notify();
condition.signal();
} finally{
lock.unlock();
}

}

}

}
在Java中,`synchronized`关键字`java.util.concurrent.locks.Lock`接口是两种用于实现线程同步的机制。它们之间存在一些关键性的差异,涵盖了实现层级、灵活性、功能丰富性以及性能等多个方面。 ### 实现层级 - `synchronized`是在JVM层面上实现的,它依赖于monitorentermonitorexit指令来控制对象监视器的状态[^3]。 - `Lock`则是基于JDK API层面提供的机制,其具体实现在`java.util.concurrent.locks.ReentrantLock`等类中,允许开发者进行更细粒度的控制[^2]。 ### 使用方式与灵活性 - `synchronized`使用起来更为简便,不需要显式地调用加或解的方法;一旦进入由`synchronized`修饰的方法或者代码块,便会自动获取相应的,并且当方法或代码块执行完毕后会自动释放该[^1]。 - 相比之下,`Lock`需要手动调用`lock()`方法获取,并且在finally块中调用`unlock()`方法确保能够被正确释放,这虽然增加了编程复杂度,但也提供了更高的灵活性[^5]。 ### 异常处理与中断响应 - 当使用`synchronized`时,如果持有的线程抛出了异常,则JVM会自动将此释放[^3]。 - 而对于`Lock`来说,在发生异常的情况下不会自动释放,因此必须通过try...finally结构来保证最终会被释放[^2]。 - 另外值得注意的是,`Lock`支持尝试性地获取(如`tryLock()`)以及可中断地等待(如`lockInterruptibly()`),这些特性使得它在面对某些特定场景时更加高效可靠[^4]。 ### 类型及条件变量 - `synchronized`仅支持非公平模式,即不保证等待时间最长的线程优先获得;而`ReentrantLock`可以通过构造函数指定是否采用公平策略。 - `synchronized`只能随机唤醒一个等待中的线程,没有能力针对不同条件进行精确唤醒;相反地,`Condition`对象可以绑定多个条件至同一个上,从而实现对特定条件的通知/等待操作。 ### 性能考量 尽管早期版本(比如Java 1.5)中提到`synchronized`可能因为涉及操作系统内核态切换而导致较低效的问题[^1],但随着JVM技术的进步,现代JVM已经对`synchronized`进行了大量优化,包括偏向、轻量级等机制的应用,使得两者之间的性能差距逐渐缩小。只有当应用程序确实需要利用到`Lock`所提供的高级特性时,才推荐优先考虑使用`Lock`。 ```java // 示例:使用ReentrantLock的基本模式 import java.util.concurrent.locks.Lock; import java.util.concurrent.locks.ReentrantLock; public class Example { private final Lock lock = new ReentrantLock(); public void doSomething() { lock.lock(); // 获取 try { // 执行临界区代码 } finally { lock.unlock(); // 确保即使出现异常也能释放 } } } ``` ### 功能对比总结 | 特性 | synchronized | Lock | | --- | --- | --- | | 层次 | JVM级别 | JDK API级别 | | 自动释放 | 是 | 否(需手动释放) | | 中断响应 | 不可中断 | 可中断 | | 公平性选择 | 仅非公平 | 支持公平与非公平 | | 条件变量支持 | 不支持 | 支持多条件精确唤醒 | 综上所述,尽管两者都能达到线程同步的目的,但在实际开发过程中应根据具体情况选择合适的工具。对于简单的需求,`synchronized`往往足够且易于维护;而对于那些要求更高并发控制能力的情形,则更适合采用`Lock`及其相关组件。
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